金屬所高塑性、室溫成形鎂合金板材研究取得重要進展

　　近期，中科院金屬研究所材料環境腐蝕研究中心韓恩厚、陳榮石研究員帶領博士生閆宏、吳迪在鎂合金相平衡熱力學原理和相圖計算基礎上，通過添加適量的稀土元素，如Y、Nd、Gd等，優化軋制工藝、中間退火和軋制后的最終退火工藝，研究了一系列Mg-Zn-RE合金軋制板材的組織、織構和各向異性。相關文章在Materials Science and Engineering A，527(2010)3317-3322上發表。

　　結果表明，新合金系不僅具有優良的軋制性能，軋制后獲得了均勻的再結晶組織，同時，細小的第二相均勻地分布在基體中（圖1）。該合金板材的織構與AZ31板材明顯不同，織構中晶粒的c軸向板材的橫向偏轉±30-45°，類似于等通道制備的AZ31(圖1)，且織構的強度明顯低于軋制AZ31鎂合金板材。具有弱基面織構的新型鎂合金軋制板材室溫下沿板面拉伸時，大部分晶粒的基面滑移都具有高的schmid因子，大量基面滑移被啟動，有效協調板材厚度方向的應變，并抑制壓縮孿晶的產生，顯著提高其伸長率，降低各向異性因子。板材的應變硬化指數（n值）高達0.25-0.29，軋向伸長率約33%；橫向伸長率接近50%（圖2）；表征各向異性的Lankford值（r）很低，僅為0.8到1.3；r值接近1，表明板材在拉深成形過程中產生制耳的可能性小；Erichsen實驗表明，該板材的成形性能接近一些典型的鋁合金（圖3）。IE值約為8，遠高于商業鎂合金的4，意味著新型板材不僅可以輕易地在平板上進行加強筋、花紋圖案、標記等局部成形，而且可以進行飛機和汽車蒙皮等薄板的拉脹成形。

　　研究發現，與鋁合金利用第二相顆粒促進再結晶形核（Particle Stimulated Nucleation，PSN）弱化織構的原理類似，鎂合金中加入稀土元素形成大量細小的第二相對弱化軋制的基面織構起到了重要作用。同時，研究還注意到，軋制過程中形成大量與軋制方向呈一定角度的剪切帶，動態再結晶優先在這些剪切帶中發生，其再結晶晶粒具有隨機取向（圖4），弱化了基面織構。關于該新型材料的動態再結晶機理及其與軋制板材的織構形成、室溫高塑性和高成形性能的關系仍需更深入的研究。

　　與其它金屬、塑料和木料等結構材料相比，鎂及鎂合金具有比強度、比剛度高，減振性好，電磁屏蔽和抗輻射能力強，易切削加工，易回收等一系列優點，在汽車、電子和家用電器、家庭日用品、休閑和健身裝備、航天、航空和國防領域獲得日益廣泛的應用，被稱為21世紀的綠色工程材料，并有望在不遠的將來成為用量繼鋼鐵和鋁合金之后的第三大金屬結構材料。

　　金屬所相關技術的研發將可能加速鎂合金板材、管材、型材及復雜結構零件大規模工業生產和應用的步伐。